淺談機械零部件的創(chuàng)新設計

1、淺談機械零部件的創(chuàng)新設計【摘要】文章針對傳統(tǒng)機械零部件的設計局限性，提出了現(xiàn)代設計思想和方法。【關鍵詞】機械制造；零部件設計；現(xiàn)代思想；科學開展一、機械零部件傳統(tǒng)的設計局限傳統(tǒng)機械零部件的設計帶來了運用中出現(xiàn)的許多問題：零部件容易腐蝕損壞；零部件容易疲勞損壞，斷裂、外表剝落等；零部件容易摩擦損壞等等。這些問題的出現(xiàn)，都是機械零部件傳統(tǒng)的設計局限性所產(chǎn)生的。機械機械零部件設計是人類為了實現(xiàn)某種預期的目的而進展的一種創(chuàng)造性活動。傳統(tǒng)機械機械零部件設計的特點是以長期經(jīng)歷積累為根底，通過力學、數(shù)學建模及試驗等所形成的經(jīng)歷公式、圖表、標準及標準作為根據(jù)，運用條件性計算或類比等方法進展設計。傳統(tǒng)設計在長期

2、運用中得到不斷的完善和進步，目前在大多數(shù)情況下仍然是有效的設計方法，但是它有很多局限：在方案設計時憑借設計者有限的直接經(jīng)歷或間接經(jīng)歷，通過計算、類比分析等，以收斂思維方式，過早地確定方案。這種方案設計既不充分又不系統(tǒng)，不強調創(chuàng)新，因此很難得到最優(yōu)方案；在機械零部件設計中，僅對重要的零部件根據(jù)簡化的力學模型或經(jīng)歷公式進展靜態(tài)的或近似的設計計算，其他零部件只作類比設計，與實際工況有時相差較遠，難免造成失誤；傳統(tǒng)設計側重于考慮產(chǎn)品自身的功能的實現(xiàn)，忽略人機環(huán)境之間關系的重要性；傳統(tǒng)設計采用手工計算、繪圖，設計的準確性差、工作周期長、效率低。二、創(chuàng)新思維機械零部件的設計思想機械零部件設計的本質是創(chuàng)造和

3、革新?，F(xiàn)代機械機械零部件設計強調創(chuàng)新設計，要求在設計中更充分地發(fā)揮設計者的創(chuàng)造力，利用最新科技成果，在現(xiàn)代設計理論和方法的指導下，設計出更具有生命力的產(chǎn)品。一運用創(chuàng)造思維設計者的創(chuàng)造力是多種才能、個性和心理特征的綜合表現(xiàn)，它包括觀察才能、記憶才能、想象才能、思維才能、表達才能、自控才能、文化修養(yǎng)、理想信念、意志性格、興趣愛好等因素。其中想象才能和思維才能是創(chuàng)造力的核心，它是將觀察、記憶所得信息有控制地進展加工變換，創(chuàng)造表達出新成果的整個創(chuàng)造活動的中心。創(chuàng)造力的開發(fā)可以從培養(yǎng)創(chuàng)新意識、進步創(chuàng)新才能和素質、加強創(chuàng)新理論等方面著手。設計者不是把設計工作當成例行公事，而是時刻保持強烈的創(chuàng)新愿望和沖動，

4、掌握必要創(chuàng)新方法，加強學習和鍛煉，自覺開發(fā)創(chuàng)造力，成為一個符合現(xiàn)代設計需要的創(chuàng)新人才。二運用發(fā)散思維發(fā)散思維又稱輻射思維或求異思維等。它是以欲解決的問題為中心，思維者打破常規(guī)，從不同方向，多角度、多層次地考慮問題，求出多種答案的思維方式。例如，假設提出“將兩零部件聯(lián)結在一起的問題，常規(guī)的方法有螺紋聯(lián)結、焊接、膠接、鉚接等，但運用發(fā)散思維考慮，可以得到利用電磁力、摩擦力、壓差或真空、綁縛、冷凍等方法。發(fā)散思維是創(chuàng)造性思維的主要形式之一，在技術創(chuàng)新和方案設計中具有重要的意義。三運用創(chuàng)新思維創(chuàng)造力的核心是創(chuàng)新思維。創(chuàng)新思維是一種最高層次的思維活動，它是建立在各類常規(guī)思維根底上的。人腦在外界信息鼓勵下

5、，將各種信息重新綜合集成，產(chǎn)生新的結果的思維活動過程就是創(chuàng)新思維。機械機械零部件設計的過程是創(chuàng)新的過程。設計者應打破常規(guī)思維的慣例，追求新的功能原理、新方案、新構造、新造型、新材料、新工藝等，在求異和打破中表達創(chuàng)新。三、科學的進展機械零部件設計一把握機械零部件設計的主要內容機械零部件設計是機械設計的重要組成部分，機械運動方案中的機構和構件只有通過零部件設計才能得到用于加工的零部件工作圖和部件裝配圖，同時它也是機械總體設計的基矗機械零部件設計的主要內容包括：根據(jù)運動方案設計和總體設計的要求，明確零部件的工作要求、性能、參數(shù)等，選擇零部件的構造構形、材料、精度等，進展失效分析和工作才能計算，畫出零

6、部件圖和部件裝配圖。機械產(chǎn)品整機應滿足的要求是由零部件設計所決定的，機械零部件設計應滿足的要求為：在工作才能上要求詳細有強度、剛度、壽命、耐磨性、耐熱性、振動穩(wěn)定性及精度等；在工藝性上要求加工、裝配具有良好的工藝性及維修方便；在經(jīng)濟性上的要求主要指消費本錢要低。此外，還要滿足噪聲控制、防腐性能、不污染環(huán)境等環(huán)境保護要求和平安要求等。這些要求往往互相牽制，需全面綜合考慮。轉貼于論文聯(lián)盟.ll.二嚴格計算機械零部件的失效形式機械零部件由于各種原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有斷裂、外表壓碎、外表點蝕、塑性變形、過度彈性變形、共振、過熱及過度磨損等。為了保證零部件能正常工作，在設計零部件

7、時應首先進展零部件的失效分析，預估失效的可能性，采取相應措施，其中包括理論計算，計算所根據(jù)的條件稱為計算準那么，常用的計算準那么有：一是強度準那么。強度是機械零部件抵抗斷裂、外表疲勞破壞或過大塑性變形等失效的才能。強度要求是保證機械零部件能正常工作的根本要求。二是剛度準那么。剛度是指零部件在載荷下轉第57頁上接第58頁的作用下，抵抗彈性變形的才能。剛度準那么要求零部件在載荷作用下的彈性變形在許用的極限值之內。三是振動穩(wěn)定性準那么。對于高速運動或剛度較小的機械，在工作時應防止發(fā)生共振。振動穩(wěn)定性準那么要求所設計的零部件的固有頻率與其工作時所受激振源的頻率錯開。四是耐熱性準那么。機械零部件在高溫工

8、作條件下，由于過度受熱，會引起光滑油失效、氧化、膠合、熱變形、硬度降低等問題，使零部件失效或機械精度降低。因此，為了保證零部件在高溫下正常工作，應合理設計其構造及合理選擇材料，必要時須采用水冷或氣冷等降溫措施。五是耐磨性準那么。耐磨性是指互相接觸并運動零部件的工作外表抵抗磨損的才能。當零部件過度磨損后，將改變其構造形狀和尺寸，削弱其強度，降低機械精度和效率，以致零部件失效報廢。因此，機械設計時應采取措施，力求進步零部件的耐磨性。三正確選擇機械零部件外表粗糙度外表粗糙度是反映零部件外表微觀幾何形狀誤差的一個重要技術指標，是檢驗零部件外表質量的主要根據(jù)；它選擇的合理與否，直接關系到產(chǎn)品的質量、使用

9、壽命和消費本錢。機械零部件外表粗糙度的選擇方法有3種，即計算法、試驗法和類比法。在機械零部件設計工作中，應用最普通的是類比法，此法簡便、迅速、有效。應用類比法需要有充足的參考資料，現(xiàn)有的各種機械設計手冊中都提供了較全面的資料和文獻。最常用的是與公差等級相適應的外表粗糙度。在通常情況下，機械零部件尺寸公差要求越小，機械零部件的外表粗糙度值也越小，但是它們之間又不存在固定的函數(shù)關系。在實際工作中，對于不同類型的機器，其零部件在一樣尺寸公差的條件下，對外表粗糙度的要求是有差異的。這就是配合的穩(wěn)定性問題。在機械零部件的設計和制造過程中，對于不同類型的機器，其零部件的配合穩(wěn)定性和互換性的要求是不同的。在

10、設計工作中，外表粗糙度的選擇歸根到底還是必須從實際出發(fā)，全面衡量零部件的外表功能和工藝經(jīng)濟性，才能作出合理的選擇。四全面優(yōu)化機械零部件設計方法要充分運用機械學理論和方法，包括機構學、機械動力學、摩擦學、機械構造強度學、傳動機械學等及計算機輔助分析的不斷開展，對設計的關鍵技術問題能作出很好的處理，一系列新型的設計準那么和方法正在形成。計算機輔助設計AD是把計算機技術引入設計過程，利用計算機完成選型、計算、繪圖及其他作業(yè)的現(xiàn)代設計方法。AD技術促成機械零部件設計發(fā)生宏大的變化，并成為現(xiàn)代機械設計的重要組成部分。目前，AD技術向更深更廣的方向開展，主要表現(xiàn)為以下基于專家系統(tǒng)的智能AD；AD系統(tǒng)集成化，AD與A計算機輔助制造的集成系統(tǒng)AD/A；動態(tài)三維造型技術；基于并行工程，面向制造的設計技術DF；分布式網(wǎng)絡AD系